KR100997137B1 - 입력전압 감시장치 및 전압감시방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 입력전압 감시장치 및 전압감시방법에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 전기장치에 입력되는 입력전압을 감시할 수 있는 입력전압 감시장치 및 전압감시방법을 제공함에 있다. 또한, 제로크로싱 검지회로를 이용하여 입력전압의 크기를 측정할 수 있는 입력전압 감시장치 및 전압감시방법을 제공함에 있다. 또한, 비정격전압의 입력시에 전기장치에 인가되는 전원을 차단하고, 입력전압이 정격전압으로 회복되면 전기장치에 전원을 인가하는 입력전압 감시장치 및 전압감시방법을 제공함에 있다.
이를 위해 본 발명은 전기장치에 입력되는 입력전압의 크기에 따라 하이 또는 로우신호를 발생시키는 입력전압 검지부, 상기 하이 또는 로우신호의 지속시간을 측정하여 상기 입력전압의 크기를 판단하는 마이컴을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
도1은 본 발명의 제1실시예에 따른 입력전압 감시장치를 도시한 회로도이다.
도2는 도1의 입력전압 감시장치에서 출력되는 펄스파를 도시한 도면이다.
도3은 도1에 나타낸 입력전압 감시장치의 동작을 도시한 흐름도이다.
도4는 본 발명의 제2실시예에 따른 입력전압 감시장치를 도시한 회로도이다.
도5는 도4의 입력전압 감시장치에서 출력되는 펄스파를 도시한 도면이다.
*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*
10,60:제로크로싱 검지부 11,62:포토 커플러
12:포토 트라이악 13,64:포토 트랜지스터
30:전원릴레이 63:포토 다이오우드
본 발명은 입력전압 감시장치 및 전압감시방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기장치에 입력되는 전압의 크기를 감시하는 입력전압 감시장치 및 전압감시방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전기장치(예를 들어 공기조화기)는 정격전압이 입력될 때 정상적으로 동작할 수 있어 시판되는 전기장치에는 과전압으로부터 전기장치를 보호하기 위한 수단들이 마련된다.
종래 공기조화기의 과전압 보호장치는 입력되는 교류전류를 정류하여 직류전류로 변환시키는 정류부의 전단에 병렬로 연결되는 배리스터(Variable transistor)와, 배리스터 및 교류전원의 사이에 직렬로 연결되는 퓨즈를 포함한다. 또한, 정류부의 후단에는 정류된 직류전류를 공급받아 공기조화기의 각 장치로 공급하는 주회로부가 마련된다.
이러한 공기조화기에 교류전원이 인가되면 교류전류는 정류부에서 직류전류로 정류되어 각 장치들로 공급된다. 이 때 입력되는 교류전압이 정격전압의 범위를 넘어서는 과전압이면 배리스터의 저항이 작아져 배리스터로 전류가 흐르면서 배리스터의 전단에 설치된 퓨즈가 끊어져 정류부로 과전압이 흐르는 것을 방지한다.
그러나, 이와 같은 종래 공기조화기의 과전압 보호장치는 공기조화기에 과전압이 인가되면 퓨즈가 끊어져 공기조화기의 각 회로들을 보호할 수는 있지만 끊어진 퓨즈를 교체하기 전에는 입력전압이 정상으로 회복되어도 공기조화기를 다시 사용할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 전기장치에 입력되는 입력전압을 감시할 수 있는 입력전압 감시장치 및 전압감시방법을 제공함에 있다.
또한, 제로크로싱 검지회로를 이용하여 입력전압의 크기를 측정할 수 있는 입력전압 감시장치 및 전압감시방법을 제공함에 있다.
또한, 비정격전압의 입력시에 전기장치에 인가되는 전원을 차단하고, 입력전압이 정격전압으로 회복되면 전기장치에 전원을 인가하는 입력전압 감시장치 및 전압감시방법을 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전기장치에 입력되는 입력전압의 크기에 따라 하이 또는 로우신호를 발생시키는 입력전압 검지부, 상기 하이 또는 로우신호의 지속시간을 측정하여 상기 입력전압의 크기를 판단하는 마이컴을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 입력전압 검지부는 상기 하이 및 로우신호가 교대로 지속되는 펄스파를 출력하며, 상기 마이컴은 상기 펄스파의 펄스폭을 측정하여 상기 입력전압의 크기를 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 입력전압 검지부는 상기 입력전압의 절대값 크기가 기준전압 이하이면 하이신호를 발생시키고 상기 입력전압의 절대값 크기가 기준전압 이상이면 로우신호를 발생시키는 제로크로싱 검지부이고, 상기 마이컴은 상기 펄스폭이 기준값 보다 크면 상기 입력전압이 저전압이고 상기 펄스폭이 상기 기준값 보다 작으면 상 기 입력전압이 과전압인 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 입력전압 검지부는 상기 하이 및 로우신호가 지속되는 펄스파를 출력하며, 상기 마이컴은 상기 펄스파의 듀티비를 계산하여 상기 입력전압의 크기를 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 입력전압 검지부는 상기 입력전압의 절대값 크기가 기준전압 이하이면 하이신호를 발생시키고 상기 입력전압의 절대값 크기가 기준전압 이상이면 로우신호를 발생시키는 제로크로싱 검지부이고, 상기 마이컴은 상기 듀티비가 기준값 보다 크면 상기 입력전압이 저전압이고 상기 듀티비가 상기 기준값 보다 작으면 상기 입력전압이 과전압인 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 입력전압은 교류전압이고, 상기 교류전압이 동일한 주기일 때 상기 교류전압의 최대값의 크기에 상응하여 상기 듀티비가 달라지는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 마이컴은 상기 입력전압이 과전압으로 판단되면 상기 전기장치에 입력되는 전원을 차단하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한 전기장치에 입력되는 입력전압의 크기에 상응하여 하이 또는 로우신호를 발생시키고, 상기 하이 또는 로우신호의 지속시간을 측정하고, 상기 지속시간의 길이에 따라 상기 입력전압의 크기를 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 하이 및 로우신호는 상기 지속시간에 따라 듀티비가 다른 펄스파로 출력되며, 상기 입력전압의 크기는 상기 펄스파의 듀티비를 계산하여 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 전압감시방법은 상기 입력전압의 크기가 과전압이면 상기 전기장치로 입력되는 상기 입력전압을 차단하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 도1 내지 도3을 참조하여 본 발명의 제1실시예를 설명한다. 도1에 도시한 바와 같이 본 발명의 제1실시예에 따른 입력전압 감시장치는 교류전원(33)의 제로크로싱을 감지하는 제로크로싱 검지부(10)와, 제로크로싱 검지부(10)에서 출력되는 펄스파를 이용하여 입력전압의 크기를 판단하는 마이컴(20)과, 마이컴(20)의 제어신호에 의해 압축기(31), 송풍기(32)등의 공기조화기 각 장치에 전원을 인가하거나 차단하는 전원릴레이(30)를 포함한다.
제로크로싱 검지부(10)는 포토커플러(11)와, 포토커플러(11)의 입력부에 연결된 복수의 저항(R1,R2)과, 포토커플러(11)의 출력부에 연결된 풀업저항(R3)을 구비한다. 이 때 포토커플러(11)의 입력부는 일정값 이상의 전류가 흐르면 발광하는 포토 트라이악(12)으로 이루어지고, 포토커플러(11)의 출력부는 포토 트라이악(12)에서 발광된 빛을 수광하는 포토 트랜지스터(13)로 이루어진다.
제로크로싱 검지부(10)로 입력되는 교류전압이 기준전압 이하이면 포토 트라이악(12)을 통해 흐르는 전류가 포토 트라이악(12)을 발광시키지 못하여 포토 트랜지스터(13)는 오프상태가 되고, 마이컴(20)에는 하이신호가 입력된다.
그러나 제로크로싱 검지부(10)로 입력되는 교류전압이 기준전압 이상이 되면 포토 트라이악(12)이 발광을 하여 포토 트랜지스터(13)가 온 되므로 마이컴(20)에는 로우신호가 입력된다. 여기에서 기준전압은 포토 커플러(11)의 입력부에 연결된 복수의 저항(R2,R3)에 의해 결정된다.
도2를 참조하여 도1의 제로크로싱 검지부에서 출력되는 펄스파를 설명한다. 도2에서 a는 공기조화기로 입력되는 교류전압, b는 교류전압이 과전압(A)일 때 제로크로싱 검지부(10)에서 출력되는 펄스파, c는 교류전압이 정격전압(B)일 때 제로크로싱 검지부(10)에서 출력되는 펄스파, d는 교류전압이 저전압(C)일 때 제로크로싱 검지부(10)에서 출력되는 펄스파이다.
도2의 b, c 및 d그래프에 도시한 바와 같이 교류전압이 기준전압을 초과하는 상태가 유지되면 제로크로싱 검지부(10)는 로우신호(L)를 지속적으로 출력하고, 교류전압이 기준전압 미만인 상태가 유지되면 제로크로싱 검지부(10)는 하이신호(H)를 지속적으로 출력하여 제로크로싱 검지부(10)의 출력파형은 펄스파가 된다.
또한, 제로크로싱 검지부(10)에서 출력되는 펄스파는 동일한 주기에서 교류전압의 최대값 크기가 작아질수록 듀티비 또는 펄스폭이 점차 커진다. 즉, 교류전압이 과전압(A)일 때는 교류전압이 정격전압(B)일 때(도2의 c참조) 보다 상대적으로 듀티비 또는 펄스폭이 작아지고(도2의 b참조), 교류전압이 저전압(C)일 때는 교류전압이 정격전압일 때(도2의 c참조) 보다 상대적으로 듀티비 또는 펄스폭이 커진다(도2의 d참조).
따라서 제로크로싱 검지부(10)에서 출력되어 마이컴(20)으로 입력되는 펄스파의 듀티비 또는 펄스폭을 계산하면 입력되는 교류전압의 크기를 알 수 있다. 예를 들어 정격전압(220~230V)이 입력될 때의 듀티비의 기준범위가 40~45%이고, 계산된 듀티비가 40%미만라면 입력전압이 과전압이고, 계산된 듀티비가 45%를 초과하면 입력전압이 저전압인 것으로 판단할 수 있으며, 각 듀티비에 상응하는 입력전압의 크기도 판단할 수 있다.
또한, 예를 들어 정격전압(220~230V)이 입력될 때의 펄스폭의 기준범위가 0.05~0.08ms이고, 측정된 펄스폭이 0.05ms미만라면 입력전압이 과전압이고, 측정된 펄스폭이 0.08ms를 초과하면 입력전압이 저전압인 것으로 판단할 수 있으며, 각 펄스폭에 상응하는 입력전압의 크기도 판단할 수 있다.
이 때 마이컴(20)에는 입력전압의 크기에 상응하는 듀티비 또는 펄스폭의 값을 정리한 데이터가 미리 저장되어 있다.
도3을 참조하여 도1에 도시한 입력전압 감시장치의 전압감시동작을 설명한다. 입력전압 감시장치가 마련된 공기조화기에 전원이 인가된 상태이면 제로크로싱 검지부(10)에서 펄스파를 출력하고, 출력된 펄스파는 마이컴(20)으로 입력된다(40).
마이컴(20)은 입력된 펄스파의 듀티비를 계산하고(42), 계산된 듀티비가 기준범위 이내인지를 판단한다(44). 이 때 기준범위는 입력전압이 정격전압일 때 출력되는 펄스파의 듀티비 범위이다.
만약 듀티비가 기준범위가 아니라면 계산된 듀티비가 기준범위 보다 작은 지 판단한다(46). 여기에서 듀티비가 기준범위 보다 작다면 입력전압이 정격전압 보다 큰 과전압인 것으로 판단하고(48), 전원릴레이(30)에 제어신호를 전송하여 공기조화기의 압축기(31) 또는 송풍팬(32)등의 장치에 인가되는 전원을 차단한다(50). 그러나 듀티비가 기준범위 보다 크다면 입력전압이 정격전압 보다 작은 저전압인 것으로 판단하고(52) 40단계로 리턴한다.
한편, 44단계에서 듀티비가 기준범위라면 입력전압이 정상전압인 것으로 판단하고(54) 40단계로 리턴한다.
도3에서는 단순히 입력전압이 과전압인지, 또는 저전압인지의 여부만 판단하였으나 필요한 경우 듀티비를 이용하여 입력전압의 크기를 알 수 있다. 또한, 도3에서는 듀티비를 이용하여 입력전압의 크기를 판단하였으나, 펄스폭을 계산하여 입력전압의 크기를 판단할 수도 있다.
이하에서는 도4 및 도5를 참조하여 본 발명의 제2실시예를 설명한다. 도4에서 제로크로싱 검지부(60)를 제외한 구성은 도1과 동일하며, 이에 대한 설명도 도1의 해당 부분에 대한 설명과 동일하다.
도4에서 제로크로싱 검지부(60)는 전원(33)에서 입력된 교류전류를 전파정류하는 브리지 다이오우드(61)와, 포토 커플러(62)와, 포토 커플러(62)의 입력부에 연결된 복수의 저항(R4,R5) 및 역전압 방지 다이오우드(65)와, 포토 커플러(62)의 출력부에 연결된 풀업저항(R6)을 구비한다. 이 때 포토 커플러(62)의 입력부는 일정값 이상의 전류가 흐르면 발광하는 포토 다이오우드(63)로 이루어지고, 포토 커플러(62)의 출력부는 포토 다이오우드(63)에서 발광된 빛을 수광하는 포토 트랜지스터(64)로 이루어진다.
제로크로싱 검지부(60)로 입력되는 전파정류전압이 기준전압 이하이면 포토 다이오우드(63)을 통해 흐르는 전류가 포토 다이오우드(63)를 발광시키지 못하여 포토 트랜지스터(64)는 오프상태가 되고, 마이컴(20)에는 하이신호가 입력된다.
그러나 제로크로싱 검지부(60)로 입력되는 전파정류전압이 기준전압 이상이 되면 포토 다이오우드(63)가 발광을 하여 포토 트랜지스터(64)가 온 되므로 마이컴(20)에는 로우신호가 입력된다. 여기에서 기준전압은 포토 커플러의 입력부에 연결된 R4에 의해 결정된다.
도5를 참조하여 도4의 제로크로싱 검지부(60)에서 출력되는 펄스파를 설명한다. 도5에서 a는 포토 커플러(62)로 입력되는 전파정류전압, b는 전파정류전압이 과전압(D)일 때의 제로크로싱 검지부(60)의 펄스파, c는 전파정류전압이 정격전압(E)일 때의 제로크로싱 검지부(60)의 펄스파, d는 전파정류전압이 저전압(F)일 때의 제로크로싱 검지부(60)의 펄스파이다.
도5의 b, c 및 d그래프에 도시한 바와 같이 전파정류전압이 기준전압을 초과하는 상태가 유지되면 제로크로싱 검지부(60)는 로우신호(L)를 지속적으로 출력하고, 전파정류전압이 기준전압 미만인 상태가 유지되면 제로크로싱 검지부(60)는 하이신호(H)를 지속적으로 출력하여 제로크로싱 검지부(60)의 출력파형은 펄스파가 된다.
제2실시예에서도 제1실시예와 마찬가지로 제로크로싱 검지부에서 출력되는 펄스파는 동일한 주기에서 전파정류전압의 최대값 크기가 작아질수록 듀티비 또는 펄스폭이 점차 커진다. 따라서 제로크로싱 검지부에서 출력되는 펄스파의 듀티비 또는 펄스폭을 계산하여 입력전압의 크기를 판단하는 방법은 제1실시예와 동일하다.
한편, 본 발명이 적용될 수 있는 제로크로싱 검지부는 제1 및 제2실시예에서 예시한 형태 뿐만 아니라 다양한 형태의 제로크로싱 검지부가 사용될 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의할 경우 제로크로싱 검지회로를 이용하여 입력전압의 크기를 측정할 수 있다.
또한, 전기장치에 비정격전압이 입력되면 전원을 차단하여 전기장치를 보호할 수 있다.
또한, 비정격전압이 입력되어 전원을 차단한 후에도 정격전압이 입력되면 전원을 인가하여 시스템을 다시 구동할 수 있다.
Claims (10)
- 전기장치에 입력되는 입력전압의 크기에 따라 하이 또는 로우신호를 발생시키는 입력전압 검지부,상기 하이 또는 로우신호의 지속시간을 측정하여 상기 입력전압의 크기를 판단하는 마이컴을 포함하는 것을 특징으로 하는 입력전압 감시장치
- 제1항에 있어서,상기 입력전압 검지부는 상기 하이 및 로우신호가 교대로 지속되는 펄스파를 출력하며, 상기 마이컴은 상기 펄스파의 펄스폭을 측정하여 상기 입력전압의 크기를 판단하는 것을 특징으로 하는 입력전압 감시장치
- 제2항에 있어서,상기 입력전압 검지부는 상기 입력전압의 절대값 크기가 기준전압 이하이면 하이신호를 발생시키고 상기 입력전압의 절대값 크기가 기준전압 이상이면 로우신호를 발생시키는 제로크로싱 검지부이고, 상기 마이컴은 상기 펄스폭이 기준값 보다 크면 상기 입력전압이 저전압이고 상기 펄스폭이 상기 기준값 보다 작으면 상기 입력전압이 과전압인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 입력전압 감시장치
- 제1항에 있어서,상기 입력전압 검지부는 상기 하이 및 로우신호가 지속되는 펄스파를 출력하며, 상기 마이컴은 상기 펄스파의 듀티비를 계산하여 상기 입력전압의 크기를 판단하는 것을 특징으로 하는 입력전압 감시장치
- 제4항에 있어서,상기 입력전압 검지부는 상기 입력전압의 절대값 크기가 기준전압 이하이면 하이신호를 발생시키고 상기 입력전압의 절대값 크기가 기준전압 이상이면 로우신호를 발생시키는 제로크로싱 검지부이고, 상기 마이컴은 상기 듀티비가 기준값 보다 크면 상기 입력전압이 저전압이고 상기 듀티비가 상기 기준값 보다 작으면 상기 입력전압이 과전압인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 입력전압 감시장치
- 제5항에 있어서,상기 입력전압은 교류전압이고, 상기 교류전압이 동일한 주기일 때 상기 교류전압의 최대값의 크기에 상응하여 상기 듀티비가 달라지는 것을 특징으로 하는 입력전압 감시장치
- 제1항에 있어서,상기 마이컴은 상기 입력전압이 과전압으로 판단되면 상기 전기장치에 입력되는 전원을 차단하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 입력전압 감시장치
- 전기장치에 입력되는 입력전압의 크기에 상응하여 하이 또는 로우신호를 발생시키고,상기 하이 또는 로우신호의 지속시간을 측정하고,상기 지속시간의 길이에 따라 상기 입력전압의 크기를 판단하는 것을 특징으로 하는 입력전압 감시장치의 전압감시방법
- 제8항에 있어서,상기 하이 및 로우신호는 상기 지속시간에 따라 듀티비가 다른 펄스파로 출력되며, 상기 입력전압의 크기는 상기 펄스파의 듀티비를 계산하여 판단하는 것을 특징으로 하는 입력전압 감시장치의 전압감시방법
- 제8항에 있어서,상기 전압감시방법은 상기 입력전압의 크기가 과전압이면 상기 전기장치로 입력되는 상기 입력전압을 차단하는 것을 특징으로 하는 입력전압 감시장치의 전압감시방법
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